Un almacenamiento más seguro del hidrógeno comprimido
Durante años se han utilizado bombonas de alta presión para almacenar gases industriales en tanques metálicos. Recientemente se ha introducido el hidrógeno como combustible alternativo sin emisiones en la industria del transporte. No obstante, para poder utilizar el hidrógeno en automóviles, es preciso reducir el peso del tanque de almacenamiento, manteniendo a la vez su fiabilidad. Una solución que se está explorando es el uso de materiales compuestos basados en fibra de carbono que son ligeros y tienen una alta resistencia mecánica. En el proyecto HYCOMP (Enhanced design requirements and testing procedures for composite cylinders intended for the safe storage of hydrogen), los investigadores evaluaron el comportamiento de materiales compuestos de carbono a lo largo de su vida útil de servicio prevista con el fin de rellenar una laguna importante en los datos experimentales. Los resultados del proyecto HYCOMP proporcionan una base científica para el desarrollo de normativas, códigos y estándares de uso de bombonas de materiales compuestos para almacenar hidrógeno comprimido. Por otra parte, se espera que faciliten también el desarrollo de pruebas de control de calidad de la fabricación y las inspecciones en servicio. En concreto, los investigadores utilizaron métodos basados en la emisión acústica para caracterizar el tipo de daño (roturas de las fibras, microgrietas en la resina, etc.) y su evolución en el transcurso del tiempo. Los efectos de la presión y las condiciones ambientales en la velocidad de acumulación de daños se evaluaron a escala microscópica. Los estudios realizados sentaron la base para el desarrollo de un modelo numérico que simula la acumulación de daños hasta el estado de daño crítico. Este concepto se refiere al punto a partir del cual la estructura se vuelve inestable debido a la aceleración del proceso de degradación, lo que provocará la rotura del tanque. En paralelo, se utilizaron métodos de prueba no destructivos para monitorizar el nivel de daños a escala macroscópica. Este trabajo experimental pretendía evaluar la influencia de distintos parámetros del proceso de fabricación. Para estimar las prestaciones iniciales del tanque, los investigadores llevaron a cabo pruebas de estallido y pruebas de ciclos en condiciones controladas. Un análisis exhaustivo de los datos experimentales permitió a los investigadores formular una lista de recomendaciones para procedimientos de diseño y prueba basados en las prestaciones. Además, se formularon pautas de garantía de calidad de la fabricación en base a determinados parámetros del proceso que afectaban a las prestaciones del tanque. Con una clara comprensión científica de la acumulación de daños en los tanques de almacenamiento de hidrógeno hechos de materiales compuestos de fibra de carbono, el paso siguiente para el equipo de HYCOMP es trasladar recomendaciones a los comités de normalización. El conocimiento acumulado podría facilitar una mayor aceptación de las tecnologías de almacenamiento de hidrógeno a alta presión.
Palabras clave
Gas hidrógeno, tanque de almacenamiento, materiales compuestos basados en fibra de carbono, HYCOMP, emisión acústica, almacenamiento de hidrógeno a alta presión
